كيف تطفو الإبرة على سطح الماء ... ( ثقافة فيزيائية)

الكاتب : مشتاق ياصنعاء   المشاهدات : 3,844   الردود : 10    ‏2005-05-23
      مشاركة رقم : 1    ‏2005-05-23
  1. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766
    كيف تطفو الإبرة على سطح الماء ... ( ثقافة فيزيائية)


    ظاهرة التوتر السطحي



    من منا لم يسأل نفسه لماذا قطرة الماء تبقى معلقة في صنبور الماء لبعض الوقت ? و لماذا تميل السوائل لجعل سطوحها شبه كروية ? , أيضاً لم تكون بعض الحشرات قادرة أن تمشي على سطح الماء? , و كيف بإمكاننا جعل إبرة فولاذية جافة قادرة أن تطفو على سطح الماء إذا وضعت بعناية ?.

    إن سبب هذه الظواهر هو الظاهرة السطحية للسوائل التي تعرف باسم التوتر السطحي

    تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية ( قوى التماسك ) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض , إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة و هذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه , بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل و جزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب ( قوى التلاصق ) .

    الآن و اعتمادا على ما سبق سوف نوضح الفرق بين محصلة قوى الجذب الجزيئية لجزيئات السائل في أوضاعها المختلفة سواء عند السطح أو داخل السائل . كما في الصورة التالية :



    [​IMG]



    بالنسبة للجزيئات الواقعة في داخل السائل أي على بعد عدة أقطار جزيئية إلى الأسفل من سطحه , فإن كل جزيء مثل ( A ) سوف يتأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل الأخرى من جميع الجهات و بنفس القدر تقريباً مما يعني أن جزيء مثل ( A ) سيكون متأثر بمجموعة متزنة من القوى محصلتها معدومة . أما بالنسبة لجزيئات السائل عند السطح فإن كل جزيء مثل ( B ) سوف يكون متأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل من الجهة السفلى و متأثر بقوى التلاصق مع جزيئات الهواء من الجهة العليا و حيث أن كثافة السوائل أكبر بكثير من كثافة الغازات لذلك فإن محصلة هذه القوى تكون في اتجاه قوى التماسك .

    أي أن كل جزيء عند السطح يكون متأثراً بقوى جذب إلى الداخل ( مما يقلل من فرصة شغله موقع سطحي ) تؤدي إلى تقلص سطح السائل ليشغل أصغر مساحة ممكنة له. و هذا يفسر الشكل الشبه الكروي لفطرات السائل و يكون عندئذ سطحها أصغرياً بالنسبة لحجم معين .

    و بالتالي عدد الجزيئات الموجودة على السطح أقل من جزيئات السائل , و لذلك فإن البعد المتوسط بين الجزيئات على السطح أكبر قليلاً من البعد المتوسط داخل السائل و هذا يؤدي وسطياً إلى وجود قوى تجاذبية بين جزيئات السطح و هذا يفسر وجود التوتر السطحي.

    من ناحية أخرى : يلاحظ أن للجزيئات الموجودة على سطح السائل طاقة كامنة أكبر من الطاقة الكامنة للجزيئات الموجودة وسط السائل وهذا يعود إلى أنه عندما نريد جلب جزيء من السائل إلى السطح يجب كسر عدد من روابطه أي يجب بذل عمل للقيام بذلك وهذا العمل يتحول إلى طاقة كامنة داخل الجزيء. و لكن هذا يخالف الميل الطبيعي للأجسام لتقليل طاقتها , و يتحقق ذلك في السوائل من خلال ميلها الطبيعي لتقليل مساحة سطحها إلى أقل قدر ممكن حيث يبرهن رياضياً أن ذلك يتحقق عندما يكون شكل السطح كروياً .



    [​IMG]



    و الآن لنعرف التوتر السطحي ( γ ) لسائل : القوة المؤثرة في وحدة الطول في سطح بزاوية قائمة على أحد جانبي خط مرسوم في السطح . في الشكل المرسوم سابقا يمثل [ AB ] خطاً مرسوماً طوله ( 1 m ) على سطح سائل يقاس التوتر السطحي (γ ) بوحدة ( N/m ).



    المصادر :
    1- كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتور شمس الدين علي ) .
    2- كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتورين : زكريا حسني ظلام و أيمن كسيبي ) .
    3- الفيزياء للجميع على الويب .


    خالص المحبة والتقدير
    مشتاق ياصنعاء
     
  2.   مشاركة رقم : 2    ‏2005-05-23
  3. يمن الحكمة

    يمن الحكمة مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2004-07-16
    المشاركات:
    12,156
    الإعجاب :
    0


    [align=justify]اعدتنا الى الفيزيا التى احببتها ايام دراستى وكانت مادتى المفضلة وحزت على اعلى درجة فى الثانوية العامة بها
    ولاكن الاختيار بعد الثانوية عكس ما يتمناة المراء ومع ذلك فانا من محبى المواد العلميةوالحمدلله احب تخصصى القائم
    اشكرك لان تدق على اوتار قلوبنا بمعلوماتك القيمة والعلمية نظرية كانت ام حقيقة
     
  4.   مشاركة رقم : 3    ‏2005-05-23
  5. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766


    مرحبا بالرائع دوما يمن الحكمة

    الفيزياء علم رائع جدا وانا في دراستي بالثانويه العامة لم أحصل على أعلى درجة بها ولكنها تظل مادة محببة الى النفس . تقدم لنا تفسيرات علمية لكل مانراه من حولنا . ونظريات أيضا . جميل جدا تحب تخصصك اخي يمن الحكمة . والاهتمام بجميع العلوم شيئ رائع جدا نستفيد منه في حياتنا .

    شكرا للمرور الكريم


    خالص المحبة والتقدير
     
  6.   مشاركة رقم : 4    ‏2005-05-23
  7. ساع المريسي

    ساع المريسي عضو نشيط

    التسجيل :
    ‏2004-06-28
    المشاركات:
    332
    الإعجاب :
    0
    الابرة إذا وضعت بشكل أفقي وبطريقة معيّنة,, أليسَ كذلك ؟؟
    وإن كنّا نعجب كيف يحمل الماءُ الابرةَ؟؟
    فكيف يحمل المـاءُ سفينة الشحن ذات آلاف الاطنان؟؟ السفن عموماً
    هل هناك تفسير فيزيائي غير كون السفينة مجوّفة؟؟
    ولك تحياتي ؟؟
     
  8.   مشاركة رقم : 5    ‏2005-05-23
  9. أبو لقمان

    أبو لقمان مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2001-06-11
    المشاركات:
    5,204
    الإعجاب :
    3
    [align=right]شكرا مشتاق ..

    وفي المرحلة الثانوية .. أذكر أن الأستاذ أتى بكأس ممتلئ بالماء حتى حافته ، ثم وضع ورقة خفيفة على حتفة الكاس ، ثم نكس الكأس رأسا على عقب .. فلم تنبجس تلك الورقة ، ولم تنزل قطرة واحدة من الماء .. وتعجبنا كثيرا ..

    وبعد معرفة السبب .. بطل العجب

    تحياتي ،،،،،،،
     
  10.   مشاركة رقم : 6    ‏2005-05-24
  11. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766


    مرحبا بساع المريسي


    نعم هذا ماأقصده إذا وضعت الابره بشكل أفقي وبحرص شديد فإنها تطفوا .

    وانا ماقصدته هنا كيف تطفوا الابره على سطح الماء . وكيف تسير بعض الحشرات فوق سطح الماء دون أن تغوص فيه .



    بالنسبة للسفن نعم هي انها مجوفة فتحتفظ بالهواء في الاماكن المجوفة وتقدر ان تكون على سطح الماء . هناك تفسير اخر يختص بالماء لاتسعفني الذاكره في تذكره الان . وان وجدته ساذكره لاحقا ان شاء الله .



    شكرا


    خالص المحبة والتقدير
     
  12.   مشاركة رقم : 7    ‏2005-05-24
  13. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766


    هو كذلك وتجربة الاستاذ اثبتت ان الهواء له دور كبير حتى في جبس السوائل


    وبالفعل اذا عرف السبب بطل العجب


    والفيزياء تقدم لنا تفسيرات كثيره


    شكرا


    خالص المحبة والتقدير
     
  14.   مشاركة رقم : 8    ‏2005-05-24
  15. ابو وائل البكري

    ابو وائل البكري عضو فعّال

    التسجيل :
    ‏2004-10-31
    المشاركات:
    659
    الإعجاب :
    0
    تعجبني يا مشتاق يا صنعاء بهذه المواضيع
    العلميه ....ونتمى لك المزيد من هذه المواضيع
    ودمت
     
  16.   مشاركة رقم : 9    ‏2005-05-24
  17. من اجل اليمن

    من اجل اليمن عضو متميّز

    التسجيل :
    ‏2005-02-26
    المشاركات:
    2,266
    الإعجاب :
    0
    هلا بيك جميل اتمنى منك الحقيقه ان ترتب مواضيعك بعدها ممكن حتى نعملها خدمه لك في كتب الكترونيه للجميع مارررررررررررررررررايك
     
  18.   مشاركة رقم : 10    ‏2005-05-25
  19. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766


    شكرا ابو وائل البكري


    وهناك مواضيع علميه كثيره قادمه بإذن الله


    شكرا للمرور


    خالص المحبة والتقدير
     

مشاركة هذه الصفحة